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多溴联苯醚(PBDEs)和六溴环十二烷(HBCD)是广泛应用于电子、电器、纺织品、塑料制品等许多产品中的溴系阻燃物质。双(六氯环戊二烯)环辛烷(Dechlorane Plus,DP)则是一种高度氯代的脂肪族阻燃剂,广泛应用于电线/电缆的包被材料、计算机连接件以及塑料屋面材料中。近年来,这几种阻燃物质都因为其自身具有的环境持久性、生物积累性以及生物毒性等典型的POPs特性而得到世界各地研究人员的大量关注。本研究选取我国最著名的两个电子废物拆解地区(广东省的贵屿和清远),以及我国最大的电子信息产品制造基地(珠江三角洲工业地区)为研究对象,调查了PBDEs、HBCD和DP在这三个研究区域表层土壤中的存在状况(含量水平、空间分布),探讨了它们在当地环境中的迁移转化和扩散行为,并对该三种阻燃物质在研究区域内的负荷做了初步估算。研究结果表明:
1)贵屿和清远两个电子废物拆解地区土壤中PBDEs的平均含量分别为1434和3230 ng/g dw,比周边地区土壤中的含量高了1-2个数量级。空间分析和高斯扩散模型分析的结果也表明这两个地区土壤中PBDEs的含量随着采样点到污染源距离的增加而急剧地降低。表明电子废物的拆解活动是周边地区土壤中PBDEs的主要来源。BDE209是土壤中PBDEs的最主要单体,其在电子废物拆解区的相对丰度达69.3%-82.7%,在工业地区土壤中更高达90.2%。所有结果表明,电子废物拆解点高含量的PBDEs污染已经扩散至周边地区,并且已经在相当远的距离内(<50 km)造成影响。珠江三角洲工业地区土壤中PBDEs的平均含量与电子废物拆解周边地区相当,没有明显的中心释放源。
2)两个电子废物拆解周边地区土壤中HBCD的含量介于0.22-0.79 ng/g dw之间,而珠江三角洲工业地区土壤中HBCD的含量范围为0.31-9.99 ng/g dw。在清远电子废物拆解点检测到了HBCD的最高含量(284 ng/g dw),且HBCD含量随着距离电子废物拆解点距离的增加而急剧下降,表明当地的电子废物拆解活动是一个重要的HBCD释放源。在所有90个样品中,有75个样品的HBCD异构体组成不同于技术产品。土壤样品中α-、β-和γ-HBCD的平均EF值分别为0.503-0.507、0.494-0.506和0.502-0.511,与技术产品相似,表明土壤中没有发生HBCD对映/非对映异构体的选择性转化现象。异构体组成和手性特征分析的结果表明土壤中HBCD的异构体组成变化可能更多地源于HBCD在产品生产过程和非生物环境基质中发生的异构体光/热转化过程。
3)贵屿、清远电子废物拆解地区DP的含量(nd-47.4 ng/g dw)明显高于珠江三角洲工业地区(0.03-4.65 ng/g dw),且随着到中心区距离的增加,DP的含量迅速降低,表明电子废物拆解活动是该区域土壤中DP的最主要来源。珠江三角洲地区土壤中DP的含量很低,且与TOC含量有显著的相关性(r=0.4535,p=0.015),表明DP在该区域内很少使用和生产,土壤中的DP可能主要来自于较远地区污染源的远距离传输。在三个研究区域内,anti-DP所占分数(fanti)介于0.58-0.76之间,与DP技术产品的fanti值相似。
4)对土壤中PBDEs、HBCD和DP污染特征进行的比较,以及其在研究区域土壤中的总负荷初步估算结果表明,在研究区域内,PBDEs是最主要的污染物质,其在电子废物拆解地区和珠江三角洲工业地区土壤中的总负荷分别为623.1 kg和13.4 t,远远超过HBCD和DP的总负荷达1-2个数量级,这也反映了研究区域内阻燃剂类物质的生产和使用现状。电子废物拆解点PBDEs、HBCD和DP的扩散潜力分析表明,两个地区的电子拆解活动对环境的污染主要集中在当地较小范围内(<10 km),对稍远的周边地区的影响还不是很严重。贵屿、清远电子废物拆解周边区域单位质量土壤中PBDEs的平均负荷仅为3.92和5.62 ng/g dw,相比两地电子废物拆解区(分别为123和323 ng/g dw)低了30和60倍,甚至比珠江三角洲工业地区(6.69 ng/g dw)还低,也再次验证了这一结果。由于这些污染物质在环境中的持久性、生物积累性和潜在毒性,尽快改善电子废物的拆解技术和制定相应的电子废物管理政策就显得尤为急迫。